(57)【要約】【課題】発光素子からの発熱の放熱性に優れ、発光素子の発光効率を向上させることができる安価な発光素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】絶縁基体１１に発光素子１２とボンディングワイヤ１３を介して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッド１４を有し、これと導体配線を介して接続する外部接続端子パッド１５を下面側に有する絶縁基体１１の上面側に発光素子１２を載置するための搭載部１７を設ける金属体１８を接合する発光素子収納用パッケージ１０であって、金属体１８の絶縁基体１１との接合部にワイヤボンドパッド１４を開口部から露出させる貫通孔１９を有すると共に、ワイヤボンドパッド１４が貫通孔１９周縁から隔離されて設けられ、しかも、金属体１８が発光素子１２を囲繞するように上方に開口を広くする傾斜状の壁面２０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体の上面側に発光素子とボンディングワイヤを介して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッドを有し、該ワイヤボンドパッドと電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッドを下面側に有する前記絶縁基体の上面側に前記発光素子を載置するための搭載部を設ける金属体を接合する発光素子収納用パッケージであって、
前記金属体の前記絶縁基体との接合部に前記ワイヤボンドパッドを開口部から露出させる貫通孔を有すると共に、前記ワイヤボンドパッドが前記絶縁基体との接合部の前記貫通孔周縁から隔離されて設けられ、しかも、前記金属体が前記発光素子を囲繞するように壁面を有し、該壁面が上方に開口を広くする傾斜状に設けられていることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子収納用パッケージにおいて、前記絶縁基板がセラミック基板、又は樹脂基板からなることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという。）等の発光素子を実装し収納するための発光素子収納用パッケージに関し、より詳細には、発光素子からの発熱を速やかに放熱できると共に、発光素子からの発光の発光効率を向上できる発光素子収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＥＤ等の発光素子を収容するための発光素子収納用パッケージには、絶縁性を有し、発光素子からの発熱に耐えることができる耐熱性の高い樹脂製や、セラミック製の発光素子収納用パッケージが用いられている。また、この発光素子収納用パッケージには、一般照明や大画面液晶用バックライト、自動車用ランプ等に代表されるような高い光出力を発する用途の発光素子を搭載する場合に、発光素子からの発熱を速やかに取り除かなければ、発光素子の温度が上昇して発光効率が低下して高い光出力が得られないという問題を有している。更に、発光素子収納用パッケージには、発光素子からの発光をより効率的に反射させて、発光効率を向上させることが求められている。
【０００３】
図４（Ａ）に示すように、従来の樹脂製の発光素子収納用パッケージ５０は、通常、複数枚の樹脂基板を接合して形成した樹脂基体５１からなっている。この樹脂基体５１に形成された発光素子搭載部には、発光素子５２が搭載された後、ボンディングワイヤ５３等で発光素子５２とワイヤボンドパッド５４を接続して樹脂基体５１の外部接続端子パッド５５と電気的に導通状態としている。そして、発光素子５２は、例えば、透光性のある封止樹脂５６で気密に封止されるようになっている。
【０００４】
また、図４（Ｂ）に示すように、従来のセラミック製の発光素子収納用パッケージ５０ａは、通常、発光素子５２を収納させるための壁面がテーパー状や、垂直からなるキャビティ部５７を、キャビティ部５７の外形の大きさの孔を穿孔したセラミック枠体５８となるセラミックグリーンシートと、孔を設けないセラミック基体５９となるセラミックグリーンシートを重ね合わせ積層している。また、積層する前のセラミックグリーンシートには、例えば、ワイヤボンドパッド５４や、外部接続端子パッド５５や、それぞれのパターン間を接続させるため等の配線パターンや、ビア等の導体パターンを金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷で形成している。そして、複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後は、セラミックグリーンシートと導体パターンを同時焼成して発光素子収納用パッケージ５０ａを形成している。この発光素子収納用パッケージ５０ａに形成された発光素子搭載部には、発光素子５２が搭載された後、ボンディングワイヤ５３等で接続してセラミック基体５９の外部接続端子パッド５５と電気的に導通状態としている。そして、発光素子５２は、例えば、レンズ等からなる蓋体６０をセラミック枠体５８の上面周縁に接合して気密に封止されるようになっている。なお、この発光素子収納用パッケージ５０ａには、通常、キャビティ部５７の内側壁となるセラミック枠体５８の内周側面や、セラミック基体５９の表面に反射率を向上させる、例えば、所定波長での反射率の大きい金属めっき被膜等を施すことで、キャビティ部５７に搭載される発光素子５２の発光効率を向上させる工夫がなされている。
【０００５】
しかしながら、従来のそれぞれの発光素子収納用パッケージ５０、５０ａは、発光素子５２を載置する発光素子搭載部がそれぞれ熱伝導率の低い樹脂基体５１や、セラミック基体５９であるので、発光素子５２からの発熱を速やかに放熱させることが難しく、発光素子５２の温度が上昇して発光効率が低下して高い光出力が得られないという問題がある。そこで、発光素子収納用パッケージには、発光素子搭載部を設ける絶縁基体に熱伝導率が優れる窒化アルミニウム基板を用いるものが開発されている。
【０００６】
従来の発光素子収納用パッケージには、セラミック基板や、樹脂基板からなる絶縁基体の上に発光素子を囲繞するようにして金属製や、セラミック製や、樹脂製の反射体を取付、絶縁基体の発光素子搭載部に搭載した発光素子の発光効率を向上させると同時に発光素子の放熱効果の極大化を図るものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、従来の発光素子収納用パッケージには、金属からなる発光素子搭載用の基体と、基体の発光素子搭載部を囲繞するようにして基体に取り付けられた配線導体を設ける絶縁性枠体と、絶縁性枠体上に取り付けられた金属製の反射用枠体で構成するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。更に、従来の発光素子収納用パッケージには、金属製基体の突出部に発光素子搭載部となる凹所が形成され、この凹所の壁面を発光素子反射部とし、突出部を囲繞するようにして金属製基体に取り付けられた絶縁性枠体で構成するものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９７９７４号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９９０１号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８２４０号公報
【特許文献４】特開２００４−２００２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述したような従来の発光素子収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）絶縁基体に窒化アルミニウム基板を用いる発光素子収納用パッケージは、窒化アルミニウムが高価であるので、発光素子収納用パッケージのコストアップとなっている。
（２）特開２００３−１９７９７４号公報や、特開２００４−２５９９０１号公報で開示されているような、絶縁基体の上に反射体を取付、発光素子の発光効率を向上させると同時に発光素子の放熱効果の極大化を図る発光素子収納用パッケージは、発光素子が熱伝導率の低い絶縁基体に搭載されるので、絶縁基体からの放熱が少ないと同時に、発光素子が反射体に直接接合されていないので、反射体からの放熱は少ない。
（３）特開２００４−２２８２４０号公報で開示されているような、金属製基体と、この基体の発光素子搭載部を囲繞するようにして基体に取り付けられた絶縁性枠体と、絶縁性枠体上に取り付けられた金属製の反射用枠体で構成される発光素子収納用パッケージは、発光素子からの発熱の放熱性は改善されるものの、パッケージの構造が複雑となり、作製のための工数が増加すると共に、歩留の低下によってパッケージのコストアップとなっている。
（４）特開２００４−２００２０７号公報で開示されているような、金属製基体の突出部に発光素子搭載部となる凹所が形成され、突出部を囲繞するようにして金属製基体に取り付けられた絶縁性枠体で構成される発光素子収納用パッケージは、構造が比較的簡単で、発光素子からの発熱の放熱性も良好であるが、発光素子と絶縁性枠体のワイヤボンドパッドとボンディングワイヤを介して接続するために、発光素子搭載部となる凹所を狭くする必要があり、凹所の反射部を広くすることができないので、発光素子の発光効率の向上が期待できない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、発光素子からの発熱の放熱性に優れ、発光素子の発光効率を向上させることができる安価な発光素子収納用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係る発光素子収納用パッケージは、１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体の上面側に発光素子とボンディングワイヤを介して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッドを有し、ワイヤボンドパッドと電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッドを下面側に有する絶縁基体の上面側に発光素子を載置するための搭載部を設ける金属体を接合する発光素子収納用パッケージであって、金属体の絶縁基体との接合部にワイヤボンドパッドを開口部から露出させる貫通孔を有すると共に、ワイヤボンドパッドが絶縁基体との接合部の貫通孔周縁から隔離されて設けられ、しかも、金属体が発光素子を囲繞するように壁面を有し、壁面が上方に開口を広くする傾斜状に設けられている。
【００１０】
ここで、発光素子収納用パッケージは、絶縁基板がセラミック基板、又は樹脂基板からなるのがよい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１又はこれに従属する請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体の上面側に発光素子とボンディングワイヤを介して電気的に導通状態とするためのワイヤボンドパッドを有し、ワイヤボンドパッドと電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッドを下面側に有する絶縁基体の上面側に発光素子を載置するための搭載部を設ける金属体を接合する発光素子収納用パッケージであって、金属体の絶縁基体との接合部にワイヤボンドパッドを開口部から露出させる貫通孔を有すると共に、ワイヤボンドパッドが絶縁基体との接合部の貫通孔周縁から隔離されて設けられ、しかも、金属体が発光素子を囲繞するように壁面を有し、壁面が上方に開口を広くする傾斜状に設けられているので、絶縁基体に熱伝導率は高いが高価な窒化アルミニウム基板を用いなくても発光素子からの発熱を直接接合している金属体を介して上面側に効率よく放熱することができる。また、発光素子収納用パッケージには、発光素子と外部接続端子パッドを電気的に導通状態とするために、発光素子と、ボンディングワイヤを介して接続するためのワイヤボンドパッドが金属板に設ける貫通孔に露出させて形成できるので、発光素子搭載部を広くして設けることができると共に、発光素子からの発光を壁面で効率よく反射させて上面側に発光でき、発光素子の発光効率を向上させることができる。更に、発光素子収納用パッケージは、絶縁基体に貫通孔を設けた金属体を接合するだけの簡単な構造であるので、作製のための多くの工数を必要としない歩留のよい安価なパッケージとすることができる。
【００１２】
特に、請求項２記載の発光素子収納用パッケージは、絶縁基板がセラミック基板、又は樹脂基板からなるので、特段に熱伝導率の高い窒化アルミニウム基板からなる絶縁基体を用いなくても、発光素子の放熱性が高く、発光効率の高い、しかも、安価なパッケージにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの変形例の平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの他の変形例の平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０は、外形形状が平面視して、矩形状や、多角形や、円形等で１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体１１の上面側にＬＥＤ等の、例えば、上面側に２つの接続端子を有する発光素子１２とボンディングワイヤ１３を介して電気的に導通状態とするための２つのワイヤボンドパッド１４を有している。また、この発光素子収納用パッケージ１０は、それぞれのワイヤボンドパッド１４と電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッド１５を絶縁基体１１の下面側に有している。そして、この発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の上面側に発光素子１２を収納するためのキャビティ部１６を形成するようにして発光素子１２を載置するための搭載部１７を設ける金属体１８を接合して有している。
【００１５】
この金属体１８は、銅や、アルミニウムや、ＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等からなり絶縁基体１１との接合部にそれぞれのワイヤボンドパッド１４を開口部から露出させる、例えば、２つの貫通孔１９を有している。そして、それぞれのワイヤボンドパッド１４は、絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９周縁から隔離されて設けられている。これらのワイヤボンドパッド１４が絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９周縁から隔離されて設けられていることにより、金属体１８の搭載部１７に搭載される、例えば、上面側に２つの接続端子を有する発光素子１２は、ボンディングワイヤ１３を介してそれぞれのワイヤボンドパッド１４と電気的に導通状態とする時に、それぞれのボンディングワイヤ１３が金属体１８と短絡することなくそれぞれのワイヤボンドパッド１４と接続でき、発光素子１２とそれぞれの外部接続端子パッド１５とを電気的に導通状態とすることができる。また、金属体１８は、発光素子１２を囲繞することができるように、例えば、平面視してサークル状等からなる壁面２０を有している。そして、この壁面２０は、上方に開口を広くする傾斜状に設けられている。この壁面２０が傾斜状に設けられることによって、キャビティ部１６に収納される発光素子１２は、発光素子１２からの発光を上方側へ効率よく反射させて、発光効率を向上させることができる。
【００１６】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０の変形例の発光素子収納用パッケージ１０ａは、発光素子収納用パッケージ１０と同様の１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体１１の上面側にＬＥＤ等の、例えば、上面側と下面側のそれぞれに接続端子を有する発光素子１２ａの上面側の接続端子とボンディングワイヤ１３を介して電気的に導通状態とするための１つのワイヤボンドパッド１４ａを有している。そして、この発光素子収納用パッケージ１０ａは、ワイヤボンドパッド１４ａと電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッド１５ａを絶縁基体１１の下面側に有している。また、この発光素子収納用パッケージ１０ａは、絶縁基体１１の上面側に発光素子１２ａを収納するためのキャビティ部１６を形成するようにして発光素子１２ａを載置するための搭載部１７を設ける金属体１８ａを接合して有している。この金属体１８ａの搭載部１７には、発光素子１２ａの下面側の接続端子が直接接続され、金属体１８ａと電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッド１５ｂを絶縁基体１１の下面側に有している。
【００１７】
上記の金属体１８ａは、発光素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、銅や、アルミニウムや、ＫＶや、４２アロイ等からなり絶縁基体１１との接合部にワイヤボンドパッド１４ａを開口部から露出させる１つの貫通孔１９ａを有している。そして、ワイヤボンドパッド１４ａは、絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９ａ周縁から隔離されて設けられている。このワイヤボンドパッド１４ａが絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９ａ周縁から隔離されて設けられていることにより、金属体１８ａの搭載部１７に搭載される、例えば、上面側と下面側のそれぞれに接続端子を有する発光素子１２ａは、上面側の接続端子とボンディングワイヤ１３を介してワイヤボンドパッド１４ａと電気的に導通状態とする時に、ボンディングワイヤ１３が金属体１８ａと短絡することなくワイヤボンドパッド１４ａと接続でき、発光素子１２ａの上面側の接続端子と外部接続端子パッド１５ａとを電気的に導通状態とすることができる。また、金属体１８ａは、発光素子収納用パッケージ１０の場合と同様に、発光素子１２ａを囲繞することができるように、例えば、平面視してサークル状等からなる壁面２０を有している。そして、この壁面２０は、上方に開口を広くする傾斜状に設けられている。この壁面２０が傾斜状に設けられることによって、キャビティ部１６に収納される発光素子１２ａは、発光素子１２ａからの発光を上方側へ効率よく反射させて、発光効率を向上させることができる。
【００１８】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージ１０の他の変形例の発光素子収納用パッケージ１０ｂは、発光素子収納用パッケージ１０と同様の１又は複数枚の絶縁基板からなる絶縁基体１１の上面側にＬＥＤ等の、例えば、上面側に２つの接続端子を有する発光素子１２とボンディングワイヤ１３を介して電気的に導通状態とするための２つのワイヤボンドパッド１４を有している。また、この発光素子収納用パッケージ１０ｂは、それぞれのワイヤボンドパッド１４と電気的に導通状態とする導体配線を介して接続する外部接続端子パッド１５を絶縁基体１１の下面側に有している。そして、この発光素子収納用パッケージ１０は、絶縁基体１１の上面側に発光素子１２を収納するためのキャビティ部１６を形成するようにして発光素子１２を載置するための搭載部１７を設ける金属体１８ｂを接合して有している。
【００１９】
この金属体１８ｂは、銅や、アルミニウムや、ＫＶや、４２アロイ等の筒形状からなり絶縁基体１１との接合部にそれぞれのワイヤボンドパッド１４を開口部から露出させる、例えば、２つの貫通孔１９を有している。そして、それぞれのワイヤボンドパッド１４は、絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９周縁から隔離されて設けられている。これらのワイヤボンドパッド１４が絶縁基体１１との接合部の貫通孔１９周縁から隔離されて設けられていることにより、金属体１８ｂの搭載部１７に搭載される、例えば、上面側に２つの接続端子を有する発光素子１２は、ボンディングワイヤ１３を介してそれぞれのワイヤボンドパッド１４と電気的に導通状態とする時に、それぞれのボンディングワイヤ１３が金属体１８ｂと短絡することなくそれぞれのワイヤボンドパッド１４と接続でき、発光素子１２とそれぞれの外部接続端子パッド１５とを電気的に導通状態とすることができる。また、金属体１８ｂは、発光素子１２を囲繞することができるようにして、筒形状の上方側の開口径が広くなるラッパ形状からなる傾斜状の壁面２０を有している。この壁面２０が傾斜状に設けられることによって、キャビティ部１６に収納される発光素子１２は、発光素子１２からの発光を上方側へ効率よく反射させて、発光効率を向上させることができる。
【００２０】
なお、図示しないが、発光素子収納用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂは、それぞれ金属体１８、１８ａ、１８ｂの搭載部１７の高さを高くすることで、そこに搭載する発光素子１２、１２ａを高くさせることができ、発光素子１２、１２ａの側面からの発光をそれぞれ金属体１８、１８ａ、１８ｂの壁面２０に効率的に反射させることができるようにすることもできる。この発光素子１２、１２ａの搭載部１７を高くさせる方法には、金属体１８、１８ａ、１８ｂの搭載部１７部分の厚さを厚くしたり、搭載部１７部分を上方に屈曲させて折り曲げたりして形成することができる。また、金属体１８、１８ａ、１８ｂの壁面２０は、稜線が直線状に限定されるものではなく、例えば、椀形の形状のような曲線状のものであってもよい。
【００２１】
上記の発光素子収納用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂに用いられる絶縁基体１１の絶縁基板は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、低温焼成セラミック等の１又は複数枚のセラミックグリーンシートを積層し焼成して形成したセラミック基板からなっている。あるいは、絶縁基板は、例えば、ＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）や、ポリイミド樹脂等からなる樹脂基板からなっている。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の発光素子収納用パッケージは、ＬＥＤ等の発光素子を搭載させて照明や、ディスプレイ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの変形例の平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同発光素子収納用パッケージの他の変形例の平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の発光素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０、１０ａ、１０ｂ：発光素子収納用パッケージ、１１：絶縁基体、１２、１２ａ：発光素子、１３：ボンディングワイヤ、１４、１４ａ：ワイヤボンドパッド、１５、１５ａ、１５ｂ：外部接続端子パッド、１６：キャビティ部、１７：搭載部、１８、１８ａ、１８ｂ：金属体、１９、１９ａ：貫通孔、２０：壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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